LL和LR解析有啥区别？

Posted 2023-02-19

【中文标题】LL和LR解析有啥区别？

【英文标题】：What is the difference between LL and LR parsing?LL和LR解析有什么区别？

【发布时间】：2011-08-23 23:04:47

【问题描述】：

谁能给我一个 LL 解析与 LR 解析的简单示例？

【参考方案1】：

在高层次上，LL 解析和 LR 解析之间的区别在于 LL 解析器从开始符号开始并尝试应用产生式以到达目标字符串，而 LR 解析器从目标字符串开始并尝试返回在开始符号处。

LL 解析是从左到右、最左边的推导。也就是说，我们从左到右考虑输入符号并尝试构造最左推导。这是通过从开始符号开始并重复扩展最左边的非终结符来完成的，直到我们到达目标字符串。 LR 解析是从左到右、最右边的推导，这意味着我们从左到右扫描并尝试构造最右边的推导。解析器不断地选择输入的子字符串并尝试将其反转回非终结符。

在 LL 解析期间，解析器不断在两个动作之间进行选择：

预测：根据最左边的非终结符和一些前瞻标记，选择应该应用哪个产生式以更接近输入字符串。 匹配：将最左边猜测的终端符号与最左边未使用的输入符号匹配。

举个例子，给定这个语法：

S → E E → T + E E → T T → int

然后给定字符串int + int + int，LL(2) 解析器（它使用两个前瞻标记）将按如下方式解析字符串：

Production       Input              Action
---------------------------------------------------------
S                int + int + int    Predict S -> E
E                int + int + int    Predict E -> T + E
T + E            int + int + int    Predict T -> int
int + E          int + int + int    Match int
+ E              + int + int        Match +
E                int + int          Predict E -> T + E
T + E            int + int          Predict T -> int
int + E          int + int          Match int
+ E              + int              Match +
E                int                Predict E -> T
T                int                Predict T -> int
int              int                Match int
                                    Accept

请注意，在每一步中，我们都会查看生产中最左边的符号。如果是终结符，我们匹配它，如果它是非终结符，我们通过选择其中一个规则来预测它将是什么。

在 LR 解析器中，有两个动作：

Shift：将下一个输入标记添加到缓冲区以供考虑。 Reduce：通过反转产生式，将此缓冲区中的终端和非终端集合减少到某个非终端。

例如，LR(1) 解析器（带有一个前瞻标记）可能会解析相同的字符串，如下所示：

Workspace        Input              Action
---------------------------------------------------------
                 int + int + int    Shift
int              + int + int        Reduce T -> int
T                + int + int        Shift
T +              int + int          Shift
T + int          + int              Reduce T -> int
T + T            + int              Shift
T + T +          int                Shift
T + T + int                         Reduce T -> int
T + T + T                           Reduce E -> T
T + T + E                           Reduce E -> T + E
T + E                               Reduce E -> T + E
E                                   Reduce S -> E
S                                   Accept

您提到的两种解析算法（LL 和 LR）已知具有不同的特性。 LL 解析器往往更容易手工编写，但它们不如 LR 解析器强大，并且比 LR 解析器接受的语法集要少得多。 LR 解析器有多种形式（LR(0)、SLR(1)、LALR(1)、LR(1)、IELR(1)、GLR(0) 等），并且功能更强大。它们也往往更复杂，并且几乎总是由yacc 或bison 等工具生成。 LL 解析器也有多种形式（包括 ANTLR 工具使用的 LL(*)），但实际上 LL(1) 是最广泛使用的。

作为一个无耻的插件，如果您想了解更多关于 LL 和 LR 解析的知识，我刚刚完成了编译器课程的教学，并在课程网站上提供了some handouts and lecture slides on parsing。如果您认为有用，我很乐意详细说明其中的任何一个。

【讨论】：

你的演讲幻灯片非常出色，很容易成为我见过的最有趣的解释:) 这才是真正激发兴趣的东西。

我也必须对幻灯片发表评论！现在正在经历所有这些。有很大帮助！谢谢！

真的很喜欢幻灯片。我不认为您可以发布项目文件的非 Windows 版本（以及用于 pp2 的scanner.l 文件）？ :)

我可以对 Matt 的出色总结答案做出贡献的一件事是，任何可以被 LL(k) 解析器解析的语法（即，向前看“k”终端来决定下一个解析操作) 可以被 LR(1) 解析器解析。这暗示了 LR 解析优于 LL 解析的惊人力量。资料来源：UCSC 的编译器课程，由 LALR() 解析器的创建者 F. DeRemer 博士讲授。

优秀的资源！感谢您提供幻灯片、讲义和项目。

【参考方案2】：

Josh Haberman 在他的文章LL and LR Parsing Demystified 中声称，LL 解析直接对应于Polish Notation，而LR 对应于Reverse Polish Notation。 PN和RPN的区别在于方程的二叉树的遍历顺序：

+ 1 * 2 3  // Polish (prefix) expression; pre-order traversal.
1 2 3 * +  // Reverse Polish (postfix) expression; post-order traversal.

根据 Haberman 的说法，这说明了 LL 和 LR 解析器之间的主要区别：

LL 和 LR 解析器操作方式的主要区别在于 LL 解析器输出解析树的前序遍历，而 LR 解析器输出后序遍历。

有关深入的解释、示例和结论，请查看 Haberman 的article。

【参考方案3】：

LL采用自上而下，LR采用自下而上。

如果你解析一种编程语言：

LL 看到一个源代码，其中包含函数，其中包含表达式。 LR 看到属于函数的表达式，从而得到完整的源代码。

【参考方案4】：

与 LR 相比，LL 解析是有缺陷的。这是一个语法 这对于 LL 解析器生成器来说是一场噩梦：

Goal           -> (FunctionDef | FunctionDecl)* <eof>                  

FunctionDef    -> TypeSpec FuncName '(' [Arg/','+] ')' '' ''       

FunctionDecl   -> TypeSpec FuncName '(' [Arg/','+] ')' ';'            

TypeSpec       -> int        
               -> char '*' '*'                
               -> long                 
               -> short                   

FuncName       -> IDENTIFIER                

Arg            -> TypeSpec ArgName         

ArgName        -> IDENTIFIER 

在 ';' 之前，FunctionDef 看起来与 FunctionDecl 完全相同要么 '' 遇到。

一个 LL 解析器不能同时处理两个规则，所以它必须 选择 FunctionDef 或 FunctionDecl。但要知道哪个是 更正它必须向前看一个';'要么 ''。在语法分析时，前瞻 (k) 似乎是无限的。在解析时它是有限的，但是 可能很大。

LR 解析器不必超前，因为它可以处理两个 同时规则。所以 LALR(1) 解析器生成器可以处理这个语法 轻松。

给定输入代码：

int main (int na, char** arg); 

int main (int na, char** arg) 

LR解析器可以解析

int main (int na, char** arg)

在遇到';'之前不关心正在识别什么规则或“”。

LL 解析器在“int”处挂断，因为它需要知道哪个 规则正在被认可。因此它必须向前看一个';'要么 ''。

LL 解析器的另一个噩梦是语法中的左递归。左递归在语法中是很正常的事情，对于 LR 来说没问题 解析器生成器，但 LL 无法处理它。

所以你必须用不自然的方式用 LL 写你的语法。